鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶-C激動(dòng)劑的臨床應(yīng)用研究進(jìn)展

吳碧玉 王倩倩 程 莉 陳勝良

鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶-C（GC-C）對(duì)維持消化道正常生理功能非常重要，其與GC-C激動(dòng)劑結(jié)合后可激活GC-C相關(guān)信號(hào)通路，在維持腸道穩(wěn)態(tài)、改善內(nèi)臟痛覺(jué)高敏感、抑制腸組織惡變等多個(gè)方面起著關(guān)鍵作用。GC-C激動(dòng)劑的作用廣泛、靶點(diǎn)明確，近年來(lái)已成為研究熱點(diǎn)之一。本文就GC-C激動(dòng)劑的臨床應(yīng)用研究進(jìn)展及其作用機(jī)制作一綜述，以供臨床醫(yī)師參考。

1 GC-C及其激動(dòng)劑概述

GC-C是一種跨膜蛋白受體，主要表達(dá)于腸上皮細(xì)胞，由細(xì)胞外配體結(jié)合域、跨膜域、激酶同源域、催化域等多個(gè)部分組成，可被GC-C激動(dòng)劑激活；GC-C激動(dòng)劑包括天然配體和合成配體，天然配體包括內(nèi)源性配體（如鳥(niǎo)苷素和尿鳥(niǎo)苷素）和外源性配體（如耐熱腸毒素），合成配體包括利那洛肽（linaclotide）、普卡那肽（plecanatide）和dolcanatide等[1-2]。各種GC-C激動(dòng)劑的結(jié)構(gòu)存在差異，與GC-C的親和力也不盡相同[2-3]。利那洛肽是由14個(gè)氨基酸組成的耐熱腸毒素類似物，含3個(gè)二硫鍵，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)，與GC-C的親和力不受pH影響。而普卡那肽是由16個(gè)氨基酸組成的尿鳥(niǎo)苷素類似物，含2個(gè)二硫鍵，因N端存在天門(mén)冬酰胺殘基，與GC-C的親和力在pH 5～6的環(huán)境中較強(qiáng)。dolcanatide的結(jié)構(gòu)與普卡那肽相似，區(qū)別在于前者兩端的氨基酸是后者相同位置氨基酸的對(duì)映異構(gòu)體[2]。

上述3種合成GC-C激動(dòng)劑中，利那洛肽和普卡那肽已在臨床上應(yīng)用。利那洛肽在美國(guó)獲批用于治療成年便秘型腸易激綜合征（IBS-C）和慢性特發(fā)性便秘（CIC），在歐洲獲批用于治療成年中度或重度IBS-C，在中國(guó)獲批用于治療成年IBS-C。普卡那肽僅在美國(guó)獲批用于治療成年IBS-C和CIC。目前，dolcanatide尚未獲得上市批準(zhǔn)，其治療慢性非癌性疼痛患者的阿片類藥物相關(guān)便秘的Ⅱ期臨床試驗(yàn)（NCT01983306）和預(yù)防結(jié)直腸癌的Ⅰ期臨床試驗(yàn)（NCT03300570）已完成。

2 促進(jìn)腸道分泌和蠕動(dòng)

2.1 促進(jìn)腸道分泌和蠕動(dòng)的機(jī)制

GC-C在與其激動(dòng)劑結(jié)合后被激活，可催化環(huán)化反應(yīng)，使三磷酸鳥(niǎo)苷轉(zhuǎn)化為環(huán)磷酸鳥(niǎo)苷（cGMP），促使細(xì)胞內(nèi)cGMP水平上升[1-3]。cGMP可激活cGMP依賴性蛋白激酶Ⅱ（cGKⅡ），從而促使腸上皮細(xì)胞頂端囊性纖維化跨膜傳導(dǎo)調(diào)節(jié)因子（CFTR）磷酸化[1,3-5]。此外，cGMP還可抑制磷酸二酯酶Ⅲ，進(jìn)而抑制環(huán)磷酸腺苷（cAMP）水解，激活cAMP依賴性蛋白激酶A相關(guān)信號(hào)通路，促使CFTR磷酸化[1,4-6]。CFTR磷酸化會(huì)開(kāi)放離子通道，增加氯離子、碳酸氫根和水向腸腔分泌[1-6]，分泌入腸道的液體可間接刺激腸道內(nèi)容物推進(jìn)，促進(jìn)腸道蠕動(dòng)[3]。

2.2 緩解便秘的臨床應(yīng)用

GC-C激動(dòng)劑可促進(jìn)腸道分泌和蠕動(dòng)，故可用于治療便秘。許多臨床試驗(yàn)結(jié)果表明，GC-C激動(dòng)劑可有效緩解多個(gè)患者群體的便秘癥狀。一項(xiàng)北美III期臨床試驗(yàn)納入800例成年IBS-C患者，以完全自發(fā)排便（CSBM）復(fù)合終點(diǎn)（治療周數(shù)中≥75%時(shí)間內(nèi)，1周CSBM≥3次且該周CSBM較基線次數(shù)增加≥1次）為主要終點(diǎn)之一，其中利那洛肽組（290 μg/d，12周）中達(dá)到該終點(diǎn)的患者占比較安慰劑組顯著升高（19.5%比6.3%）[7]。一項(xiàng)美國(guó)Ⅲ期臨床試驗(yàn)納入804例成年IBS-C患者，同樣以CSBM復(fù)合終點(diǎn)為主要終點(diǎn)之一，利那洛肽組（290 μg/d，26周）中達(dá)到該終點(diǎn)的患者占比也顯著高于安慰劑組（15.7%比3.5%）[8]。一項(xiàng)國(guó)際Ⅲ期臨床試驗(yàn)納入839例成年IBS-C患者（中國(guó)患者659例），利那洛肽組（290 μg/d，12周）中達(dá)到該終點(diǎn)的患者占比也較安慰劑組顯著升高（19.9%比7.3%）[9]。上述3項(xiàng)研究中，利那洛肽組治療結(jié)束時(shí)自發(fā)排便（SBM）和CSBM頻率、Bristol糞便性狀評(píng)分（BSFS）、排便用力程度等指標(biāo)均較基線情況顯著改善[7-9]。另有研究報(bào)道了2項(xiàng)美國(guó)Ⅲ期臨床試驗(yàn)，結(jié)果顯示普卡那肽（3 mg/d或6 mg/d）也可改善IBS-C患者的CSBM頻率、BSFS和排便用力程度[10]。一項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)薈萃分析顯示，在對(duì)IBS-C患者應(yīng)用促腸道分泌藥物的隨機(jī)對(duì)照臨床試驗(yàn)中，利那洛肽（290 μg/d）改善CSBM頻率的效果優(yōu)于普卡那肽（3 mg/d或6 mg/d）等其他藥物[11]。

此外，北美的Ⅲ期臨床試驗(yàn)結(jié)果顯示，接受利那洛肽（145 μg/d或290 μg/d）治療12周的慢性便秘患者[12]和接受普卡那肽（3 mg/d或6 mg/d）治療12周的CIC患者[13-14]的CSBM頻率等指標(biāo)均較安慰劑組顯著改善。一項(xiàng)美國(guó)Ⅱ期臨床試驗(yàn)顯示，利那洛肽（145 μg/d或290 μg/d）治療8周可減輕慢性非癌性疼痛患者的阿片類藥物相關(guān)便秘[15]。另一項(xiàng)美國(guó)的回顧性研究顯示，對(duì)伴有嚴(yán)重消化道癥狀的系統(tǒng)性硬化癥患者采用利那洛肽治療可明顯改善其排便頻率及用力程度[16]。

2.3 腸道準(zhǔn)備的臨床應(yīng)用

GC-C激動(dòng)劑具有促進(jìn)腸道分泌的特點(diǎn)，故也可用于腸道準(zhǔn)備。一項(xiàng)美國(guó)Ⅳ期臨床試驗(yàn)表明，在膠囊內(nèi)鏡檢查前的腸道準(zhǔn)備過(guò)程中，口服膠囊前1 h服用290 μg利那洛肽的功效與檢查前一晚服用2 L聚乙二醇電解質(zhì)制劑相同，利那洛肽組與聚乙二醇組的腸道準(zhǔn)備質(zhì)量（≥75%腸黏膜可見(jiàn)的腸道準(zhǔn)備高質(zhì)量患者占比67.9%比64.3%）及小腸通過(guò)時(shí)間（192 min比202 min）的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[17]。一項(xiàng)中國(guó)臨床試驗(yàn)結(jié)果表明，結(jié)腸鏡檢查當(dāng)日清晨服用290 μg利那洛肽聯(lián)合2 L聚乙二醇電解質(zhì)散作為腸道準(zhǔn)備的效果與單用3 L聚乙二醇電解質(zhì)散相同，兩組的結(jié)腸各段清潔度及總體清潔度（以波士頓腸道準(zhǔn)備量表評(píng)估）的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但聯(lián)合用藥組的不良事件發(fā)生率較低（3.84%比17.31%）[18]。

3 緩解內(nèi)臟高敏感和腹痛

3.1 緩解內(nèi)臟高敏感和疼痛的機(jī)制

在健康狀態(tài)下，機(jī)械性刺激激活結(jié)腸痛覺(jué)感受器的閾值較高[19-20]。但當(dāng)伴有慢性內(nèi)臟痛時(shí)，這些痛覺(jué)感受器轉(zhuǎn)為機(jī)械性高敏感，更易被激活[19-21]。在發(fā)生傷害性結(jié)直腸擴(kuò)張刺激（CRD）時(shí)，被激活的脊髓背角神經(jīng)元數(shù)量較健康狀態(tài)時(shí)增加，從而使傷害性CRD引起的痛覺(jué)信號(hào)異常增強(qiáng)[19]。

GC-C被激活后，cGMP水平升高，cGMP可由腸上皮細(xì)胞的基底外側(cè)膜經(jīng)多藥耐藥相關(guān)蛋白4/5流至細(xì)胞外[1-3,19,22]。研究顯示，細(xì)胞外的cGMP難以通過(guò)擴(kuò)散重新進(jìn)入腸上皮細(xì)胞，也不會(huì)通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸回細(xì)胞內(nèi)[19]。在使用GC-C激動(dòng)劑后，外流的cGMP可抑制結(jié)腸痛覺(jué)感受器，進(jìn)而降低其機(jī)械性敏感度，發(fā)生傷害性CRD后，被激活的脊髓背角神經(jīng)元數(shù)量亦較未使用GC-C激動(dòng)劑時(shí)減少，痛覺(jué)信號(hào)相應(yīng)減弱，從而減輕痛覺(jué)感受、緩解腹痛[19]。研究發(fā)現(xiàn)，如機(jī)體伴有慢性內(nèi)臟痛時(shí)使用GC-C激動(dòng)劑，則結(jié)腸痛覺(jué)感受器被抑制的效果比健康狀態(tài)下更明顯，當(dāng)傷害性CRD發(fā)生后，被激活的脊髓背角神經(jīng)元數(shù)量會(huì)大幅減少[19]。

此外，cGMP還可通過(guò)修復(fù)緊密連接損傷和降低腸道通透性，以防止腸腔內(nèi)炎性因子等物質(zhì)穿透腸上皮到達(dá)痛覺(jué)感受器引起炎性反應(yīng)，從而緩解腹痛[3,23-24]。

3.2 緩解腹痛的臨床應(yīng)用

目前有多項(xiàng)研究表明，GC-C激動(dòng)劑可顯著緩解腹痛。前述2項(xiàng)北美Ⅲ期臨床試驗(yàn)[7-8]和以中國(guó)患者為主要研究對(duì)象的國(guó)際Ⅲ期臨床試驗(yàn)[9]結(jié)果均表明，利那洛肽（290 μg/d）可顯著緩解IBS-C相關(guān)的腹痛。另有研究報(bào)道的2項(xiàng)美國(guó)Ⅲ期臨床試驗(yàn)結(jié)果顯示，普卡那肽（3 mg/d或6 mg/d）亦可顯著緩解IBS-C相關(guān)的腹痛[10]。在對(duì)IBS-C患者應(yīng)用促腸道分泌藥物的隨機(jī)對(duì)照臨床試驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)薈萃分析發(fā)現(xiàn)，利那洛肽（290 μg/d）緩解腹痛的效果優(yōu)于普卡那肽（3 mg/d或6 mg/d）等其他藥物[11]。一項(xiàng)美國(guó)的回顧性研究亦顯示，伴有嚴(yán)重消化道癥狀的系統(tǒng)性硬化癥患者采用利那洛肽治療后，腹痛、腹脹有所改善[16]。此外，大鼠模型研究顯示dolcanatide也可緩解腹部痛覺(jué)高敏感[23]。

3.3 緩解其他內(nèi)臟高敏感

除緩解腹痛外，GC-C激動(dòng)劑還可通過(guò)信號(hào)串?dāng)_緩解其他內(nèi)臟的高敏感和疼痛。出現(xiàn)信號(hào)串?dāng)_的可能原因包括：（1）腸道與其他內(nèi)臟器官的傳入神經(jīng)在脊髓后角處距離較近；（2）背根神經(jīng)節(jié)處存在具有分支的、可同時(shí)傳遞2個(gè)及以上內(nèi)臟器官感覺(jué)信號(hào)的神經(jīng)元[25-28]。因此，cGMP外流抑制結(jié)腸痛覺(jué)感受器而導(dǎo)致的痛覺(jué)信號(hào)減弱可能通過(guò)腸道等內(nèi)臟器官傳入神經(jīng)間的信號(hào)串?dāng)_進(jìn)而緩解其他內(nèi)臟器官的高敏感。

目前尚無(wú)臨床研究探索使用GC-C激動(dòng)劑緩解非腸道內(nèi)臟器官的高敏感。但在小鼠模型研究中，利那洛肽在緩解結(jié)腸痛覺(jué)高敏感的同時(shí)，還可顯著緩解膀胱的痛覺(jué)高敏感，提示其可能可以用于治療膀胱疼痛綜合征和膀胱過(guò)度活動(dòng)癥[25-27]。另有小鼠模型研究發(fā)現(xiàn)，利那洛肽可緩解子宮內(nèi)膜異位癥相關(guān)的陰道痛覺(jué)高敏感和異常機(jī)械性疼痛[28]。GC-C激動(dòng)劑在緩解內(nèi)臟高敏感方面的臨床應(yīng)用有待更多研究探索。

4 其他潛在的臨床應(yīng)用

GC-C激動(dòng)劑的另一項(xiàng)重要的潛在臨床應(yīng)用是抑制腸上皮細(xì)胞增殖并維持基因組穩(wěn)定性，從而抑制腸道腫瘤的發(fā)生[1-3,29-30]。GC-C被激活后，cGMP水平升高進(jìn)而激活環(huán)磷酸鳥(niǎo)苷依賴性蛋白激酶Ⅱ（cGKⅡ）[1-3]，cGKⅡ可通過(guò)多種機(jī)制抑制惡變。例如，cGKⅡ可抑制蛋白激酶B（Akt）相關(guān)信號(hào)通路[31]，進(jìn)而抑制由Akt催化的鼠雙微染色體2（MDM2）基因的磷酸化反應(yīng)，從而上調(diào)腫瘤抑制因子p53的表達(dá)[32]。cGKⅡ還可激活p38 MAPK，使轉(zhuǎn)錄因子Sp1的磷酸化水平升高，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)p21蛋白累積，后者可促使細(xì)胞衰老，降低癌變風(fēng)險(xiǎn)[33]。此外，cGKⅡ還可促進(jìn)腸上皮細(xì)胞DNA的修復(fù)，從而保護(hù)腸上皮緊密連接蛋白，維持腸壁完整性，降低腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[3,30]。

研究發(fā)現(xiàn)，與GC-C配體鳥(niǎo)苷蛋白表達(dá)被沉默的小鼠相比，恢復(fù)鳥(niǎo)苷蛋白表達(dá)的小鼠的GC-C相關(guān)信號(hào)通路得以恢復(fù)，結(jié)直腸腫瘤負(fù)荷也顯著降低[34]。另有研究顯示，口服普卡那肽可減少小鼠的炎性反應(yīng)相關(guān)結(jié)直腸異型增生的發(fā)生[35]。由此可見(jiàn)，GC-C激動(dòng)劑有助于降低結(jié)直腸癌的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

探討GC-C激動(dòng)劑防治結(jié)直腸癌的臨床試驗(yàn)?zāi)壳吧刑幱诔跗陔A段。一項(xiàng)美國(guó)Ⅰ期臨床試驗(yàn)顯示，口服聚乙二醇進(jìn)行腸道準(zhǔn)備后，連續(xù)7 d服用利那洛肽（870 μg/d）可升高cGMP水平，降低Ki-67陽(yáng)性結(jié)腸上皮細(xì)胞占比（較高的Ki-67陽(yáng)性細(xì)胞占比提示較快的細(xì)胞增殖速度），該結(jié)果表明利那洛肽可抑制人體內(nèi)結(jié)腸上皮細(xì)胞的增殖[36]。利那洛肽治療結(jié)直腸癌的Ⅱ期臨床試驗(yàn)（NCT03796884）正在進(jìn)行中，dolcanatide預(yù)防結(jié)直腸癌的Ⅰ期臨床試驗(yàn)（NCT03300570）已于近期完成。

除防治結(jié)直腸癌外，小鼠模型研究表明，GC-C激動(dòng)劑在多種其他疾病中也有潛在臨床應(yīng)用價(jià)值。有研究顯示，利那洛肽可通過(guò)腸-心-腎軸調(diào)控減輕腎衰竭小鼠的腎臟炎性反應(yīng)及腎臟和心肌的纖維化，提示GC-C激動(dòng)劑可能可以用于治療心腎綜合征[37]。另有研究表明，GC-C配體尿鳥(niǎo)苷素可激活尿鈉排泄相關(guān)信號(hào)通路，提示GC-C激動(dòng)劑有治療高血壓和腎病的潛力[38-39]。被敲除GC-C基因的小鼠在葡萄糖穩(wěn)態(tài)調(diào)控方面有缺陷，提示GC-C激動(dòng)劑可能可以用于治療與高血糖相關(guān)的肥胖[40]。此外，被敲除GC-C基因的小鼠出現(xiàn)識(shí)別記憶障礙，提示GC-C激動(dòng)劑可能在中樞神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)控方面發(fā)揮了作用，有望用于治療相關(guān)疾病[41]。

5 小結(jié)

GC-C激動(dòng)劑可發(fā)揮多種重要的作用，包括促進(jìn)腸道分泌和蠕動(dòng)、緩解腸道及其他內(nèi)臟器官的痛覺(jué)高敏感、維持腸壁完整性和基因組穩(wěn)定性、抑制腸上皮細(xì)胞異常增殖等。目前臨床上使用利那洛肽和普卡那肽治療IBS-C、CIC等腸道疾病已取得顯著效果。此外，GC-C激動(dòng)劑在其他領(lǐng)域（如腸道準(zhǔn)備、緩解非腸道內(nèi)臟器官疼痛、防治結(jié)直腸癌等）中也表現(xiàn)出較大的應(yīng)用潛力，值得深入研究。